基于结构光点云的变形测量方法研究

针对结构变形测量需求,提出一种基于结构光点云的变形测量方法。搭建了结构光相机测量系统,基于投影仪逆向相机的假设并借助棋盘格标定板完成了系统标定。采用格雷码辅助的四步相移技术设计投影仪投射的图案,并利用标定的系统参数,完成待测物表面的三维重建,获得结构表面点云。提出基于点云间距离计算结果的结构变形分析方法,并分析比较了基于点到点、点到面和面到面3种点云距离计算方法原理。通过实验验证了所提基于结构光点云的变形测量方法的可行性和精度,实验结果表明,该方法可以实现结构离面位移的高精度测量。     

海洋工程大变形柔性结构非线性力学分析模型

为精确考虑海洋工程柔性结构物的大变形几何非线性问题,本文基于绝对节点坐标法(ANCF)、连续介质力学及有限元法的相关理论,建立了适用于大变形柔性构件的精确力学分析模型。通过在总体坐标下用斜率坐标代替传统的转角坐标,建立当前构形与参考构形下的参量映射关系,提出了以当前构形描述微元非线性几何关系的方法;由能量变分原理推导建立绝对节点坐标法梁单元的刚度矩阵、质量矩阵及外载荷矩阵,利用有限元法进行单元组装,形成静力和动力的平衡方程。利用FORTRAN语言编写计算程序,选取具有解析解的梁模型进行静力与动力程序验证,最后以缓波形钢悬链立管为例进行静力与动力计算,分析对比了立管的静态与动态特性。结果表明:本文绝对节点坐标法模型可以模拟出缓波形钢悬链立管的构型、张力及弯矩等基本特征,并且能够保持很好的精度。     

狭长土岩组合基坑支护结构变形与受力变化规律的现场测试

以武汉某地铁车站土岩组合的狭长形超大深基坑为依托,结合现场工程测试,对支护结构支撑轴力和桩身位移进行了分析,总结了该类基坑支护结构变形与受力变化规律:由于基坑狭长型的特点,相对于基坑端头井部分,基坑标准段受荷载影响大,由于其地层为土岩组合地层,基坑的变形和轴力在上部土层部分均较大.并在此基础上对该类基坑支护结构的设计和施工提供了有用的建议.     

深基坑放坡-桩锚联合支护结构的监测及数值模拟

目的研究放坡-桩锚支护结构变形的演化规律及力学性能.方法以沈阳地区某深基坑为例,分析放坡-桩锚支护结构变形和锚杆轴力的分布情况,采用FLAC3D软件对深基坑放坡-桩锚联合支护结构进行数值模拟,并对现场监测结果进行分析.结果土体摩尔-库伦模型可以很好地描述土体的力学特征.结论基坑四边的中点处发生水平位移最大,角点处最小;支护桩桩顶水平位移最大;地表最大沉降发生在坡顶开挖边线的位置,且水平影响范围在距基坑边缘处15 m.锚杆内力在锚杆的自由段不变,在锚固段随锚固段的增长而变小.     

地裂缝环境下SRTP埋地管道性状

摘 要:以陕西西安市政工程中SRTP埋地管道30°斜交穿越地裂缝带为工程背景,基于足尺模型试验和数值模拟计算,研究了地裂缝沉降作用下埋地管道的变形与受力特点。结果表明:地裂缝沉降作用下,SRTP埋地管道沉降位移明显小于或滞后于地层变形,其沉降变形特征具有明显的“衰减效应”;地裂缝作用下,SRTP埋地管道受力变形模式为拉张-挤压弯曲变形模式,位于地裂缝上盘的管道顶部受压应力、底部受拉应力,而位于下盘的管道顶部受拉应力、底部受压应力,具有反对称现象,SRTP埋地管道适应地裂缝大变形的能力较强;地裂缝沉降作用对SRTP埋地管道的纵向影响长度为3.0 m,即上盘1.8 m和下盘1.2 m,在此范围内管道需要采取适当保护措施;地裂缝沉降作用下,管道沿纵向可划分为3段,即上盘沉降段、脱空段和下盘翘曲段,其中,脱空段范围约为1.2 m。     

西安地铁隧道穿越地裂缝带的计算模型探讨

通过对西安地铁隧道穿越地裂缝带的大型物理模型试验成果的分析,提出在地裂缝活动时,穿越地裂缝带的地铁隧道有以下两个方面的变化特征:一是作用于隧道的荷载发生改变;二是在隧道底部产生脱空现象。这种脱空现象无论在整体式隧道还是盾构隧道中都会出现。造成隧道在界面上与土体脱空的原因是隧道和周围地层的变形不协调。脱空区域的大小对地铁隧道的变形与内力计算会产生明显影响。在对隧道变形特征分析的基础上,总结得出了西安地铁穿越地裂缝带隧道变形的4种计算模型:对于整体式长隧道,可以采用一端固定而另一端简支,或一端固定而另一端定向支承的计算模型;对于整体式短隧道,可以采用外伸梁模型;对于盾构隧道,可以采用一端固定而另一端定向支承的计算模型。最后,对脱空条件下隧道数值分析的建模问题进行了讨论。算例分析表明:在数值计算中,对于隧道与土体接触面的界面处理非常关键,否则将造成计算结果的重大误差。     

斜拉桥初应变增量索力调整

利用拉索变形与应变的关系,建立了初应变增量调整方程,采用迭代方法,求得满足要求的斜拉桥拉索应力,经工程算例验证,此调索方法收速度快,其等效于位移调零法或最小主梁弯矩应变能法,适用于有限元调索计算。     

西安地铁盾构隧道穿越地裂缝带的适应性与应对措施

盾构能否通过地裂缝是西安地铁建设中的难题,结构的适应性与应对措施是关键。以西安市唯一的市域环线——地铁8号线为工程背景,基于现场调查、资料收集、InSAR监测及有限元数值模拟,讨论了西安地裂缝活动趋势与地铁沿线地裂缝的活动性分级,分析了不同管片拼装方式和断面尺寸的盾构隧道在地裂缝场地的适应性,提出了盾构隧道穿越地裂缝带的二次衬砌与暗梁、钢管片、注浆加固、手孔局部加固等应对措施,并验证了其有效性。结果表明:在地裂缝活动性弱的Ⅳ级场地可采用盾构隧道,错缝拼装优于通缝拼装,且盾构最优直径D=6.2 m; 盾构隧道的纵向设防长度为距地裂缝带0.75D～1.50D的范围,并与隧道穿越地裂缝带的角度有关。研究结果可为地铁盾构隧道穿越地裂缝带结构设计与病害防治提供科学指导。     

地表变形引起钢框架结构附加内力和变形的试验研究

为了揭示地表变形对钢框架结构的影响规律,根据地下开采引起的地表变形规律,采用物理相似模型试验,研究了单一地表变形和组合地表变形影响下,平面钢框架结构的附加内力和附加变形的演化规律,得出了单一地表变形和组合地表变形均会引起钢框架结构产生附加内力和附加变形,而且地表组合变形对钢框架结构的影响远大于单一地表变形,在组合地表变形中,水平变形主要引起钢框架结构产生附加内力,竖向变形主要引起钢框架结构产生附加变形。组合地表变形是引起平面钢框架结构破坏的主要因素。     

悬素桥结构内力及变形的精细计算方法研究

文章基于有限位移弹性理论，采用带动坐标的混合法对杆系结构的有限元平衡方程进行求解。由此建立了一套平面杆系结构的几何非线性有限元分析方法，在此方法的基础上，通过改进索鞍单元模拟施工过程中索鞍的顶推。最后以贵州H大桥为背号，对其恒载状态下的结构内力及变形进行了施工过程的精细计算，计算结果表明：算法正确，精度较高，收敛较快，程序具有较强的实用性。     

桥式卸船机结构有限元分析

以800t/h桥式抓斗卸船机为分析对象,运用有限元软件ANSYS11.0对整机金属结构建模,在不同工况下分析结构的强度和刚度,了解其在各种载荷作用下的承载能力,为设计提供理论参考.     

地铁浅埋暗挖法穿越既有桥梁施工变形控制

地铁浅埋暗挖法穿越既有桥梁施工时,会对邻近桥梁桩基产生不利影响,使得既有桥梁产生较大的安全使用风险.因此在穿越施工时,应当采取必要的技术措施对这种不利变形进行控制,以保证既有桥梁结构安全.以北京地铁5号线18标区间隧道浅埋暗挖法穿越雍和宫桥施工为例,给出隧道施工穿越既有桥梁的变形控制方案.首先,在施工前通过数值模拟并结合工程经验,确定桥桩变形的阶段及总体控制标准,为施工过程控制提供参照指标;其次,穿越前在桥区类似地层中设置监测主断面进行监测试验,得到桥区地层变形基本规律,同时进行注浆试验,确定出适宜的注浆材料及注浆参数,为优化施工方案提供依据;最后,在施工中依据工前确立的阶段控制标准,通过对各主要施工步序进行动态控制,来实现总体的控制目标.监测结果表明:桥梁实际差异沉降量仅为控制值的58.4%,达到了控制要求,保证了既有桥梁的安全.该控制方案的成功应用,可为类似工程提供重要的借鉴及指导.     

板单元组合的纵梁箱形框架在轴向冲击下的大变形分析

汽车车架结构可简化为纵梁箱形框架计算模型。将纵梁箱形框架离散为根单元的组合，讨论在轴向冲击下的大变形问题，采用弹塑性大变形动力有限元方法，对其进行数值计算与数值模拟，提供比较可信的数值解答，以供工程设计人员参考。     

系杆拱桥不同施工方法的内力分析

通过采用平面杆系有限元法，根据嘉兴市长纤塘桥两跨系杆拱桥分别采用有支架和无支架施工的实例的内力分析，阐述了两种施工方法的不同内力特性，指出，系杆拱桥的设计与施工方法和顺序有关。